Exponentes racionales
Objetivos de aprendizaje
· Convertir radicales a expresiones con exponentes racionales.
· Convertir expresiones con exponentes racionales a su equivalente radical.
· Usar las reglas de los exponentes para simplificar expresiones con exponentes racionales.
· Usar exponentes racionales para simplificar expresiones radicales.
Introducción
Las raíces cuadradas se escriben comúnmente usando el signo radical, así, . Pero hay otra manera de representar una raíz. Puedes usar exponentes racionales en lugar de un radical. Un exponente racional es un exponente que es una fracción. Por ejemplo, puede escribirse como .
¿No puedes imaginarte elevando un número a un exponente racional? Puede ser difícil acostumbrarse a ellos, pero los exponentes racionales pueden ayudar a simplificar algunos problemas. Exploremos la relación entre los exponentes racionales (fraccionales) y los radicales.
Los radicales y los exponentes fraccionales son maneras alternativas de expresar lo mismo. Ya has visto cómo las raíces cuadradas pueden expresarse como un exponente a la potencia de un medio.
Forma Radical | Forma Exponencial | Entero |
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Veamos otros ejemplos, pero esta vez con raíces cúbicas. Recuerda, elevar al cubo un número es tener una potencia de tres. Observa que en estos ejemplos el denominador del exponente racional es el número 3.
Forma Radical | Forma Exponencial | Entero |
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| 2 |
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| 5 |
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| 10 |
Estos ejemplos nos ayudan a modelar la relación entre radicales y exponentes racionales: a saber que la n-ésima raíz de un número puede escribirse como o .
Forma Radical | Forma Exponencial |
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… | … |
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Cuando nos encontramos con una expresión que contiene un exponente racional, puedes reescribirla usando un radical. En el ejemplo anterior, observa cómo el denominador del exponente racional determina el índice de la raíz. Entonces, un exponente de se traduce a una raíz cuadrada, un exponente de se traduce en una raíz quinta o y se traduce en una raíz octava .
Ejemplo | ||
Problema | Escribir como una expresión con un exponente racional. | |
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| La forma radical puede reescribirse como el exponente . Elimina el radical y coloca el exponente junto a la base. |
Respuesta |
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Ejemplo | ||
Problema | Expresar en forma radical. | |
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| Reescribe la expresión con el exponente fraccional como un radical. El denominador de la fracción determina la raíz, en este caso la raíz cúbica.
Los paréntesis en indican que el exponente se refiere a todo lo que está dentro de ellos. |
Respuesta |
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Recuerda que los exponentes sólo se refieren a la cantidad inmediatamente a la izquierda a menos que haya un símbolo de agrupación. El ejemplo siguiente se ve muy similar al ejemplo anterior con una diferencia importante — !no hay paréntesis! Veamos lo que pasa.
Ejemplo | ||
Problema | Expresar en forma radical. | |
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| Reescribe la expresión con el exponente fraccional como un radical El denominador de la fracción determina la raíz, en este caso la raíz cúbica.
El exponente se sólo se refiere a la parte de la expresión inmediatamente a la izquierda del exponente, en este caso x, pero no el 2. |
Respuesta |
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Así como puedes reescribir una expresión con un exponente racional como una expresión radical, puedes expresar una expresión radical usando un exponente racional.
Ejemplo | ||
Problema | Expresar con exponentes racionales. | |
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| Reescribe el radical usando un exponente racional. La raíz determina la fracción. En este caso, el índice del radical es 3, por lo que el exponente será .
Como el 4 está afuera del radical, no está incluido en el símbolo de agrupación y el exponente no se refiere a él. |
Respuesta |
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Ejemplo | ||
Problema | Simplificar. | |
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| Reescribe la expresión con el exponente fraccional como un radical. |
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6 • x2 | Encuentra la raíz cuadrada de ambos coeficientes y de la variable. |
Respuesta |
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Exponentes racionales con numeradores distintos de uno
Todos los numeradores para los exponentes racionales en los ejemplos anteriores han sido 1. Puedes usar exponentes fraccionales que tengan numeradores distintos de 1 para expresar raíces, como se muestra a continuación. ¿Notas los patrones en esta tabla?
Radical | Exponente |
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… | … |
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Para reescribir un radical usando exponentes fraccionales, la potencia a la que el radicando se eleva se vuelve el numerador y la raíz se vuelve el denominador.
Escribiendo exponentes fraccionales
Cualquier radical en la forma puede escribirse usando un exponente fraccional en la forma .
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La relación entre y también funciona para exponentes racionales que tienen un numerador de 1. Por ejemplo, el radical también se puede escribir como , porque cualquier número conserva su valor si está elevado a la primera potencia. Ahora puedes ver de dónde viene el numerador de 1 de la forma equivalente de .
Exploremos algunas expresiones radicales para ver cómo simplificarlas. Aquí hay una expresión radical que necesita ser simplificada, .
Un método para simplificar esta expresión es factorizar y sacar grupos de a3, como se muestra en el siguiente ejemplo.
Ejemplo | ||
Problema | Simplificar. |
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| Reescribe factorizando los cubos. |
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| Escribe cada factor con su propio radical y simplifica. |
Respuesta |
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También puedes simplificar esta expresión pensando en el radical como una expresión con un exponente racional y usando el principio de que cualquier radical en la forma puede escribirse como un exponente fraccional en la forma .
Ejemplo | ||
Problema | Simplificar. |
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| Reescribe el radical usando un exponente racional. |
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| Simplifica el exponente. |
Respuesta |
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Observa que los exponentes racionales están sujetos a las mismas reglas que otros exponentes cuando aparecen en expresiones algebraicas.
Ambos métodos de simplificación nos dieron el mismo resultado, a2. Dependiendo del contexto del problema, podría ser más fácil usar un método que el otro, pero por ahora, notarás que pudiste simplificar esta expresión más rápido usando exponentes racionales que usando el método de “sacar”.
Intentemos otro ejemplo.
Ejemplo | ||
Problema | Simplificar. |
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| Reescribe el radical usando exponentes racionales.
Usa las reglas de los exponentes para simplificar la expresión. |
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| Cambia la expresión con el exponente racional de vuelta a su forma radical. |
Respuesta |
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De nuevo, el método alternativo consiste en simplificar dentro del radical usando factorización. Para el ejemplo que ya resolviste, se ve así.
Ejemplo | ||
Problema | Simplificar. |
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| Reescribe la expresión. |
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| Factoriza cada radicando. |
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| Simplifica. |
Respuesta |
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¿Cuál de las expresiones siguientes es igual a la expresión cuando se escribe usando un exponente racional?
A)
B)
C)
D)
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Intentemos con una expresión más complicada, . Esta expresión tiene dos variables, una fracción y un radical. Vayamos paso a paso para ver si usando exponentes fraccionales nos pueden ayudar a simplificarla.
Empecemos con simplificar el denominador, porque es ahí donde está el signo radical.
Ejemplo | |||
Problema | Simplificar. |
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| Separa los factores en el denominador. | |
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| Obtén la raíz cúbica de 8, que es 2. | |
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| Reescribe el radical usando un exponente fraccional. | |
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| Reescribe la fracción como una serie de factores para cancelar factores (ve el siguiente paso). | |
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| Simplifica la constante y los factores c. | |
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| Usa la regla de los exponentes negativos, n-x=, para reescribir como . | |
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| Combina los factores b sumando los exponentes. | |
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| Cambia la expresión con el exponente fraccional de vuelta a forma radical. Por convención, una expresión no se considera simplificada si tiene un exponente fraccional o un radical en el denominador. | |
Respuesta |
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Bueno, esto tomó bastante tiempo, pero lo lograste. Aplicaste lo que sabías sobre exponentes racionales, exponentes negativos y otras reglas de los exponentes para simplificar la expresión.
Sumario
Un radical puede expresarse como una expresión con un exponente fraccional siguiendo la convención . Reescribir radicales usando exponentes fraccionales puede ser útil para simplificar algunas expresiones radicales. Cuando trabajes con exponentes fraccionales, recuerda que están sujetos a todas las reglas de los exponentes cuando aparecen en expresiones algebraicas.